XtremeDSP解決方案將數(shù)字信號處理功能提升到極至

在當(dāng)今要求最苛刻的數(shù)字信號處理(DSP)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)中，賽靈思的FPGA產(chǎn)品扮演著越來越重要的角色，這一點(diǎn)并非偶然。經(jīng)過二十多年的研究和工程開發(fā)，以及與數(shù)百家DSP客戶的密切合作，賽靈思的FPGA產(chǎn)品已經(jīng)演化為高價(jià)值的DSP解決方案平臺，在性能、靈活性、上市時(shí)間以及產(chǎn)品壽命方面都提升到了極高的水平，同時(shí)還大大降低了總體系統(tǒng)成本和功耗。

眾所周知，F(xiàn)PGA能夠利用高度并行結(jié)構(gòu)在單個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成復(fù)雜算法。目前的FPGA在單個(gè)器件內(nèi)能夠提供每秒數(shù)百上千(MSPS)和每秒數(shù)十億乘法累加操作(GMACS)的性能。擁有如此高的DSP性能水平，設(shè)計(jì)人員可以選擇降低FPGA的時(shí)鐘速率來節(jié)省功耗，也可以選擇實(shí)現(xiàn)更多通道來降低系統(tǒng)成本并降低材料清單成本(BOM)。

盡管如此，F(xiàn)PGA解決方案不僅具有如此大的成本/性能優(yōu)勢，而且在靈活性、上市時(shí)間以及產(chǎn)品壽命方面的價(jià)值同樣非常誘人。對那些對高性能DSP技術(shù)有高需求且發(fā)展迅速的市場，包括通信、多媒體、視頻與圖像(MVI)以及國防行業(yè)等，都處于快速變化之中。不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)、市場需求和客戶要求，瞬息萬變的經(jīng)濟(jì)形勢和競爭態(tài)勢為能夠通過創(chuàng)新和靈活性跟上變化步伐的企業(yè)帶來了巨大的商業(yè)機(jī)會。對于越來越多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和DSP設(shè)計(jì)人員來說，F(xiàn)PGA成為首選的平臺。

賽靈思XtremeDSP計(jì)劃2000年11月，賽靈思公司啟動了XtremeDSP™計(jì)劃，旨在為滿足通信、多媒體、視頻與圖像以及國防行業(yè)對高性能DSP的需求提供不斷演化的、針對應(yīng)用優(yōu)化的DSP解決方案產(chǎn)品線。其首要任務(wù)包括：

· 不斷擴(kuò)展為DSP設(shè)計(jì)提供的高性能器件產(chǎn)品線

· 提供開發(fā)板和開發(fā)套件、參考設(shè)計(jì)和IP

· 推出用于不同DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)和開發(fā)工具

· 提供補(bǔ)充的可編程邏輯、連接功能和嵌入式處理功能

· 與業(yè)界和大學(xué)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，提供培訓(xùn)和支持

極高的性能和靈活性

性能、系統(tǒng)級成本和功效、更快的上市時(shí)間和靈活性是基于FPGA進(jìn)行DSP設(shè)計(jì)的標(biāo)志。所有這些價(jià)值優(yōu)勢都是通信等行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)廠商所迫切需要的。

全球?qū)τ诟哔|(zhì)量、更大帶寬和更低成本的有線和無線話音、計(jì)算機(jī)和視頻數(shù)據(jù)通信的需求空前高漲。受此推動，新通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量和復(fù)雜性都在以指數(shù)級的速度增加。這很大原因是需要在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和下一代網(wǎng)絡(luò)中的眾多通信層之間實(shí)現(xiàn)互操作性和數(shù)據(jù)交換。而且，通過無線方式提供新服務(wù)的需求不斷增加，這也是推動當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展熱潮的重要原因。對于系統(tǒng)供應(yīng)商來說，跟上這些標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)并且滿足極為關(guān)鍵的性能-價(jià)格-功耗比要求并不是一件容易的事。

對于高性能DSP解決方案所服務(wù)的動態(tài)市場來說，F(xiàn)PGA的靈活性意味著：

· 更高層次的集成以降低系統(tǒng)成本

· 領(lǐng)先的算法解決方案和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施支持更快速的上市時(shí)間，從而可大大提高市場份額

· 遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)易操作，適應(yīng)無法預(yù)測的環(huán)境和功能變化(從而降低運(yùn)營成本)

· 延長現(xiàn)有設(shè)計(jì)的生命周期(從而降低資本支出)

· 創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和移植的完美平臺，從而可跟上不斷變化的客戶需求和市場要求。

XtremeDSP器件產(chǎn)品線

XtremeDSP產(chǎn)品線包括 Virtex™-DSP 和 Spartan-DSP系列產(chǎn)品，為滿足廣泛的應(yīng)用需求提供了豐富的價(jià)格、性能、功效、帶寬和IO組合。Virtex-5 SXT和Spartan-3A DSP產(chǎn)品是最近增加的新成員。

圖 1.XtremeDSP器件產(chǎn)品線

Virtex-5 SXT –最高的性能和連接功能

Virtex-5 SXT平臺進(jìn)一步拓展了賽靈思公司的XtremeDSP™產(chǎn)品線，其中的三款新器件可滿足下一代無線、國防以及多媒體、視頻和圖像等應(yīng)用對超高DSP帶寬和更低系統(tǒng)成本的要求。SXT是四個(gè)65nm Virtex-5 FPGA平臺中的第三個(gè)。隨著SXT平臺的推出，現(xiàn)在賽靈思FPGA可在550MHz時(shí)鐘下提供超過350 GMACS的DSP性能，同時(shí)與先前的90nm一代產(chǎn)品相比，動態(tài)功耗降低35%。Virtex-5 SXT平臺還是業(yè)界第一個(gè)通過低功耗收發(fā)器(達(dá)3.2 Gbps)提供串行連接功能的DSP優(yōu)化的FPGA系列產(chǎn)品。

除了利用65nm ExpressFabric™技術(shù)提升邏輯性能以外，所有Virtex-5 FPGA都集成了用戶可配置的DSP48E邏輯片。DSP48E邏輯片是乘法累加(MAC)功能模塊的新發(fā)展。這些DSP引擎可在高達(dá)550 MHz的頻率下執(zhí)行MAC操作。FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)高度并行的架構(gòu)，從而使DSP性能比分立DSP處理器提高了兩個(gè)數(shù)量級以上，并且每個(gè)通道的成本和功耗達(dá)到了最低。

Virtex-5 SXT器件的邏輯密度范圍為35,000至95,000邏輯單元，同時(shí)專用DSP48E邏輯片的數(shù)量為192至640。集成多達(dá)11.6 Mbit嵌入式BlockRAM 和分布式RAM，這些器件提供了最高的存儲器邏輯資源比，可以高效地實(shí)現(xiàn)視頻處理和醫(yī)療圖像市場中DSP應(yīng)用所需要的存儲器密集功能。

Virtex-5 SXT平臺還集成了低功耗RocketIO™ GTP收發(fā)器 (典型規(guī)格為100mW @ 3.2 Gbps)以及在Virtex-5 LXT平臺首次內(nèi)建的PCI Express®端點(diǎn)和以太網(wǎng)MAC模塊。兩個(gè)平臺均支持所有主要的串行I/O 協(xié)議 (PCIe™、CPRI、OBSAI、SRIO、GbE和XAUI)，能夠?yàn)樾酒c芯片、板與板以及機(jī)箱與機(jī)箱之間的高速大帶寬連接提供功耗最低的解決方案。

Spartan-3A DSP 平臺 –突破性的性價(jià)比

在為特定應(yīng)用尋求最佳DSP解決方案的過程中，設(shè)計(jì)人員通常要在價(jià)格、性能和功耗之間進(jìn)行大量的折衷，通常需要犧牲一項(xiàng)或多項(xiàng)性能來滿足另外一些方面的要求。Spartan-3A DSP平臺是賽靈思XtremeDSP產(chǎn)品線中的另一個(gè)新成員，同時(shí)也是第一個(gè)針對DSP優(yōu)化的Spartan FPGA系列產(chǎn)品。Spartan-3A DSP將這三項(xiàng)關(guān)鍵的性能完美地結(jié)合起來，為大量應(yīng)用提供了最佳組合。

信號處理容量

Spartan-3A DSP平臺量產(chǎn)時(shí)的單價(jià)低于30美元 ，在小尺寸封裝中可提供30 GMACS以上的DSP性能和高達(dá)2,200 Gbps的存儲器帶寬。這代表著前所未有的性能/價(jià)格突破，滿足了大量對價(jià)格和功耗都很敏感的應(yīng)用的要求。這些應(yīng)用包括單通道微蜂窩無線基站中的數(shù)字頭端(DFE)和基帶解決方案、軍用移動軟件定義無線電(SDR)、超聲系統(tǒng)、輔助駕駛/多媒體系統(tǒng)、高分辨率(HD)視頻以及智能IP相機(jī)等。